CN115819795A - 一种从煤矸石酸浸提铝残渣中提取腐殖酸的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种从煤矸石酸浸提铝残渣中提取腐殖酸的方法。该方法包括以下步骤：步骤S1，将煤矸石酸浸提铝残渣与碱液进行混合，得到混合浆料；步骤S2，将混合浆料升温至50～120℃进行反应，然后过滤，滤液即为腐殖酸液体。本发明实现了在煤矸石酸浸提铝残渣中提取腐殖酸，且具有较高的提取率，使得作为危废品的煤矸石酸浸提铝残渣得到了有效的再利用。
Description
技术领域
本发明涉及煤矸石应用技术领域，具体而言，涉及一种从煤矸石酸浸提铝残渣中提取腐殖酸的方法。
背景技术
煤矸石是采煤、洗煤过程中产生的固体废物，以内蒙古鄂尔多斯市准格尔旗黑岱沟露天矿为例，生产3000万吨/年煤炭，矸石排放量高达1400万吨/年。堆存的煤矸石不仅占用土地，污染环境，而且当温度达到可燃物的燃烧点时，煤矸石堆中的残煤还会自燃，存在安全隐患。
黑岱沟露天矿煤矸石中主要矿物组成为高岭石和勃姆石，主要化学成分为Al2O3、SiO2，还含有少量的Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、P2O5、K2O和Na2O等，其中Al2O3含量35～38％，SiO2含量36～38％，灼烧减量为20～28％。若是将这些元素全部回收，将废弃的矿堆变为有实际价值的产品，可以提高煤矸石的利用率，实现变废为宝。前期研究结果表明，煤矸石经破碎，盐酸直接浸取、结晶、焙烧工艺可以制备冶金级氧化铝，实现了矸石中铝的低成本回收。
腐殖酸是成煤过程中动植物遗骸经过微生物分解和转化，以及一系列地球化学过程而形成的一类有良好生物活性的天然有机大分子化合物，其分子表面含有羧基、酚羟基和醌基等多种官能团。大量研究表明，腐殖酸在改良土壤、促进作物生长发育、提高作物抗逆性和产量方面有明显的效果。腐植酸中含有酸性基团(羧基和羟基等)，这些酸性的基团与加入的碱液作用，生成可溶性的腐植酸盐类。目前，腐植酸的主要提取原料为褐煤、低阶煤和泥炭等。
李晓峰以宝清褐煤为原料进行腐植酸钾提取，研究了反应温度、液固比、碱浓度、反应时间等因素对腐植酸提取率的影响，最佳条件下，腐植酸提取率为82.9％。
陈有良报道了煤泥氧化制备腐植酸及抽提工艺研究，通过空气热氧化法制备了腐植酸并进行了抽提，探讨了抽提液用量、固液比、抽提温度和时间以及抽提次数对腐植酸抽提率的影响。
目前未见以煤矸石为原料提取腐植酸的相关报道。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种从煤矸石酸浸提铝残渣中提取腐殖酸的方法，以解决现有技术中煤矸石酸浸提铝残渣难以实现有效利用、以及难以从其中有效提取腐殖酸的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种从煤矸石酸浸提铝残渣中提取腐殖酸的方法，该方法包括以下步骤：
步骤S1，将煤矸石酸浸提铝残渣与碱液进行混合，得到混合浆料；
步骤S2，将混合浆料升温至50～120℃进行反应，然后过滤，滤液即为腐殖酸液体。
进一步地，步骤S2包括：将混合浆料升温至70～90℃进行反应。
进一步地，步骤S2中，反应的时间为1～5h。
进一步地，步骤S2中，反应的时间为2～4h。
进一步地，碱液中碱为氢氧化钠、氢氧化钾、焦硫酸钠中的一种或多种。
进一步地，碱为氢氧化钠。
进一步地，碱液的质量浓度为0.5～4％。
进一步地，碱液的质量浓度为1～2.5％。
进一步地，煤矸石酸浸提铝残渣与碱液的固液比为(1:8)～(1:25)。
进一步地，煤矸石酸浸提铝残渣与碱液的固液比为(1:10)～(1:20)。
应用本发明的技术方案，实现了在煤矸石酸浸提铝残渣中提取腐殖酸。该方法实现了较高的腐殖酸提取率，使得作为危废品的煤矸石酸浸提铝残渣得到了有效的再利用。并且，根据方法提取出的腐殖酸后续处理简单，仅需要经过简单的处理，即可直接应用于矿区复垦土地，改良复垦土壤，促进农作物生长发育，是工业成果反哺生态农业典型示范，为煤炭企业绿色低碳转型发展奠定了基础。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。
为了解决如前所述的技术问题，本发明提供了一种从煤矸石酸浸提铝残渣中提取腐殖酸的方法，该方法包括以下步骤：步骤S1，将煤矸石酸浸提铝残渣与碱液进行混合，得到混合浆料；步骤S2，将混合浆料升温至50～120℃进行反应，然后过滤，滤液即为腐殖酸液体。应用本发明的技术方案，实现了在煤矸石酸浸提铝残渣中提取腐殖酸。该方法实现了较高的腐殖酸提取率，使得作为危废品的煤矸石酸浸提铝残渣得到了有效的再利用。并且，根据方法提取出的腐殖酸后续处理简单，仅需要经过简单的处理，即可直接应用于矿区复垦土地，改良复垦土壤，促进农作物生长发育，是工业成果反哺生态农业典型示范，为煤炭企业绿色低碳转型发展奠定了基础。
出于使上述反应的发生更加充分的目的，优选地，步骤S2包括：将混合浆料升温至70～90℃进行反应。在这一温度下，煤矸石酸浸提铝残渣中的腐殖酸能够更充分地与碱发生反应，生成易溶于水的腐殖酸盐，从而提高从从煤矸石酸浸提铝残渣中提取腐殖酸的的提取率。
为了进一步提高腐殖酸的的提取率，在一种优选的实施方式中，在步骤S2中，反应的时间为1～5h。
为了进一步提高腐殖酸的的提取率，在一种优选的实施方式中，在步骤S2中，反应的时间为2～4h。
碱的种类选择可以为本领域常规，但出于使中和反应发生更加充分的目的，在一种优选的实施方式中，碱液中碱为氢氧化钠、氢氧化钾、焦硫酸钠中的一种或多种。
优选地，碱为氢氧化钠。
为了进一步调控混合浆液的pH值，在一种优选的实施方式中，碱液的质量浓度为0.5～4％。
优选地，碱液的质量浓度为1～2.5％。
如无特殊说明，本发明中浓度均为质量浓度，碱液中的溶剂为水。
在上述优选的碱液浓度下提取腐殖酸，能够更好地提供温和的反应环境，从而更有利于简化后处理的过程，使得经过本发明提取得到的腐殖酸能够更加便利地应用于矿区复垦土地和改良复垦土壤。
为了进一步提高腐殖酸的提取率，在一种优选的实施方式中，煤矸石酸浸提铝残渣与碱液的固液比为(1:8)～(1:25)。
优选地，煤矸石酸浸提铝残渣与碱液的固液比为(1:10)～(1:20)。
如无特殊说明，本发明中固液比均为质量之比。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
实施例1
(1)称取100g煤矸石酸浸提铝残渣，与1kg质量浓度为2％的氢氧化钾溶液混合均匀后加入反应釜中；
(2)当反应温度升至90℃时，保温4h，反应结束后过滤，滤液为腐植酸液体；
(3)此条件下，腐植酸的提取率为72.3％。
实施例2
(1)称取100g煤矸石酸浸提铝残渣，与1.5kg质量浓度为3％的氢氧化钾溶液混合均匀后加入反应釜中；
(2)当反应温度升至90℃时，保温5h，反应结束后过滤，滤液为腐植酸液体；
(3)此条件下，腐植酸的提取率为79.3％。
实施例3
(1)称取100g煤矸石酸浸提铝残渣，与1.8kg质量浓度为2.5％的氢氧化钠溶液混合均匀后加入反应釜中；
(2)当反应温度升至70℃时，保温2h，反应结束后过滤，滤液为腐植酸液体；
(3)此条件下，腐植酸的提取率为71.3％。
实施例4
(1)称取100g煤矸石酸浸提铝残渣，与0.8kg质量浓度为0.5％的氢氧化钾溶液混合均匀后加入反应釜中；
(2)当反应温度升至50℃时，保温1h，反应结束后过滤，滤液为腐植酸液体；
(3)此条件下，腐植酸的提取率为69.8％。
实施例5
(1)称取100g煤矸石酸浸提铝残渣，与2.5kg质量浓度为4％的氢氧化钾溶液混合均匀后加入反应釜中；
(2)当反应温度升至120℃时，保温4h，反应结束后过滤，滤液为腐植酸液体；
(3)此条件下，腐植酸的提取率69.5％。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
应用本发明的技术方案，实现了在煤矸石酸浸提铝残渣中提取腐殖酸。该方法实现了较高的腐殖酸提取率，使得作为危废品的煤矸石酸浸提铝残渣得到了有效的再利用。并且，根据方法提取出的腐殖酸后续处理简单，仅需要经过简单的处理，即可直接应用于矿区复垦土地，改良复垦土壤，促进农作物生长发育，是工业成果反哺生态农业典型示范，为煤炭企业绿色低碳转型发展奠定了基础。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种从煤矸石酸浸提铝残渣中提取腐殖酸的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
步骤S1，将煤矸石酸浸提铝残渣与碱液进行混合，得到混合浆料；
步骤S2，将所述混合浆料升温至50～120℃进行反应，然后过滤，滤液即为所述腐殖酸液体。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S2包括：将所述混合浆料升温至70～90℃进行所述反应。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述反应的时间为1～5h。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述反应的时间为2～4h。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述碱液中碱为氢氧化钠、氢氧化钾、焦硫酸钠中的一种或多种。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述碱为氢氧化钠。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，所述碱液的质量浓度为0.5～4％。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，所述碱液的质量浓度为1～2.5％。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述煤矸石酸浸提铝残渣与所述碱液的固液比为(1:8)～(1:25)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述煤矸石酸浸提铝残渣与所述碱液的固液比为(1:10)～(1:20)。
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